Vandens šildymo sistema su priverstine cirkuliacija: schemos, įgyvendinimo variantai, techninės subtilybės

Daugelis šiuolaikinių namų vandens šildymo sprendimų reikalauja naudoti siurblinę grupę. Šildymo sistemos su priverstine cirkuliacija projektavimas ir montavimas turi būti atliekami atsižvelgiant į techninius momentus, kylančius dėl greito šilumnešio judėjimo.

Aukštas slėgis šildymo kontūre leidžia įgyvendinti daugybę išdėstymo schemų. Sutikite, tai nemenkas privalumas šildymo sistemos su priverstine cirkuliacija. Tačiau tokios schemos įrengimas reikalauja kompetentingo projektavimo.

Mes jums papasakosime, pagal kokias charakteristikas parenkami pagrindiniai sistemos darbiniai mazgai, taip pat išsamiai aprašysime galimus magistralės išdėstymo variantus ir šildymo kontūro organizavimo būdus.

Pagrindinių sistemos mazgų techniniai ypatumai

Priverstinė schema skiriasi nuo natūralios, pridedant vieną ar kelis cirkuliacinius siurblius. Dėl padidėjusio slėgio ir šilumnešio judėjimo greičio, mazgų formavimo ir kontūro elementų išdėstymo taisyklės keičiasi.

Šį faktą būtina atsižvelgti, siekiant užtikrinti kokybišką šildymą su priverstine cirkuliacija.

Bendrieji reikalavimai siurblio grupei

Cirkuliaciniai siurbliai parenkami atsižvelgiant į reikalavimus dėl perpumpuojamo vandens tūrio (kubinis metras per valandą) ir slėgio (metras). Abiejų parametrų skaičiavimas priklauso nuo šildomo būsto tūrio ir šildymo būdo, taip pat nuo vandens kontūro ilgio ir jo vamzdžių skersmens.

Siurblį reikėtų pasirinkti taip, kad jo parametrai nebūtų “prie pat” sistemos reikalavimų. Tai leis prireikus pridėti elementų prie kontūro nekeičiant siurblio.

Iš esmės siurbliai yra skirti 220 voltų įtampai, tačiau yra ir tokių, kurie palaiko 12 voltų. Esant įtampos šuoliams, būtina įrengti stabilizatorių, kad būtų išvengta įrenginio gedimo.

Esant dažniems elektros energijos atjungimams, reikia pasirūpinti nepertraukiamo maitinimo šaltiniu. Nereikia imti galingo UPS – privačių namų šildymui retai naudojami prietaisai, kurių suvartojimas viršija 150 vatų per valandą.

Cirkuliacinius siurblius sąlyginai galima suskirstyti į dvi rūšis pagal variklio padėtį. Įrenginiai su sausu rotoriumi turi didesnį efektyvumo koeficientą, tačiau pasižymi didesniu triukšmo lygiu ir mažesniu resursu nei su šlapiu rotoriumi.

Jei sistemos išvedžiojimas suteikia galimybę natūraliam šilumnešio judėjimui kontūru, tada siurblį reikia montuoti per “aplinkkelį”. Tokiu atveju, jam sugedus ar atjungus elektros energiją, galima perjungti šildymą į gravitacinės cirkuliacijos režimą.

Per neveikiantį siurblį vanduo taip pat gali judėti, tačiau jis sukurs stiprų pasipriešinimą jo judėjimui.

Siurblio modelio pasirinkimas konkrečiai šildymo sistemai atliekamas nustatant darbinį tašką ir jo atitikimą reikalaujamiems šilumnešio srauto dydžiams (+)

Ypač aktuali siurblio sustojimo problema naudojant krosninį ar židinio šildymą. Tokiu atveju krosnis toliau šildys šilumokaitį ir galimas vandens užvirimas jame bei visos sistemos ilgalaikis gedimas.

Geriau atlikti siurblio montavimą ant grįžtamojo vamzdžio, nes žemesnė vandens temperatūra leis pratęsti jo tarnavimo laiką. Jeigu nėra galimybės sumontuoti siurblį kitoje vietoje, išskyrus ant vamzdžio, išeinančio iš katilo, tuomet reikėtų naudoti siurblį su keraminėmis sandarinimo detalėmis.

Nors jie atlaiko iki 110°C temperatūrą, tačiau užvirus sistemai ir jiems gali kilti veikimo problemų.

Sumontavus siurblį kontūre per aplinkkelį galima pasiekti ne tik normalias darbo sąlygas pagal natūralios cirkuliacijos principą, bet ir galimybę nuimti siurblį neišleidžiant vandens.

Naudingos informacijos apie cirkuliacinių siurblių pasirinkimą šildymo sistemai pateikiama straipsniuose:

1. Cirkuliacinio siurblio parinkimas: įrenginys, rūšys ir siurblio pasirinkimo taisyklės šildymui
2. Cirkuliacinis siurblys šildymui: dešimt geriausių modelių ir patarimai pirkėjams

Katilų ir krosnių pasirinkimo subtilybės

Elektrinių ir dujinių katilų, ilgai degančių krosnių naudojimas kaip šilumos generatorius yra patrauklus dėl paprastumo kontroliuoti šilumos tiekimą per šilumokaitį.

Naudojimas kietojo kuro krosnių, ypač naminių konstrukcijų, gali sukelti nepakankamą arba per didelį šilumos išsiskyrimą. Tačiau jų naudojimas dažnai yra pateisinamas dėl degalų pigumo ir prieinamumo.

Šiuo metu yra prieinama daugybė elektrinių ir dujinių katilų modelių su integruotu siurbliu. Viena vertus, įmontuota cirkuliacijos sistema yra priderinta prie katilo galios ir leidžia nereikėti pirkti ir montuoti atskiro siurblio. Kita vertus, įmontuoto siurblio gedimo atveju jį pataisyti ar pakeisti nebus taip paprasta kaip atskirą.

Elektrinis katilas su integruotu siurbliu yra paruoštas ir kompaktiškas sprendimas, skirtas įtraukti jį į priverstinės cirkuliacijos sistemą.

Reikalavimai katilui naudojant priverstinę cirkuliaciją yra tokie patys kaip ir natūralios cirkuliacijos atveju:

• Katilo galios apskaičiavimas – rodiklis turi tenkinti namo šildymo poreikius pačiomis atšiauriausiomis sąlygomis konkrečioje vietovėje. Pageidautina turėti nedidelį galios rezervą (10–20 %) dėl galimų force majeure aplinkybių, kurios gali kilti šildymo sistemoje.
• Šilumnešio užvirimo prevencija šilumokaityje. Šį reikalavimą naudojant derinį „krosnis – siurblys“ įvykdyti lengviau nei esant gravitaciniam skysčio judėjimo modeliui.

Siekiant išvengti vandens užvirimo katilo šilumokaityje, pakanka nustatyti galios reguliavimą priklausomai nuo išeinančio skysčio temperatūros. Šis būdas veikia bet kokios rūšies cirkuliacijoje.

Kietojo kuro katilo darbo režimo valdymo blokas apima siurblio paleidimo funkciją, kai pasiekiamos kritinės temperatūros šilumokaičio išėjime.

Natūralios cirkuliacijos krosnims nėra galimybės užkirsti kelią šilumnešio užvirimui, kai kraunamas per didelis kuro kiekis. Vienintelis variantas, jei yra siurblys, yra padidinti per šilumokaitį varomo skysčio tūrį.

Be to, tokią avarinę sistemą galima padaryti automatinę, naudojant termostatą ir siurblio greičio reguliavimo bloką.

Vandens kontūro montavimas ir patikrinimas

Šildymo schemoje, naudojant priverstinę cirkuliaciją, vandens judėjimo greičiai bus didesni nei gravitacinėje modelyje. Todėl, esant vienodiems pastato šildymo parametrams, galima naudoti mažesnio skersmens vamzdžius. Tai sumažina vandens šildymo kainą vamzdžių, jungiamųjų detalių ir armatūros sąnaudų dalyje.

Be to, mažesnio skersmens kontūro elementus lengviau paslėpti technologinėse nišose arba integruoti į patalpų interjerą.

Palyginti su natūralia cirkuliacija, prie hidrostatinio skysčio stulpelio slėgio prisidės padidėjęs hidrodinaminis srauto slėgis. Todėl, siekiant išvengti nuotėkių ar, juo labiau, sistemos proveržio, būtina laikytis tam tikrų taisyklių.

Pereinant nuo gravitacinės cirkuliacijos prie priverstinės, būtina pašalinti visus, net ir nedidelius kontūro nuotėkius. Didėjant slėgiui, tekėjimo greitis padidės, o tai, be problemų patalpoje, sukels šilumnešio kiekio sumažėjimą ir pernelyg didelę jo aeraciją (prisotinimą oru).

Prieš prasidedant šildymo sezonui būtina atlikti kontūro stiprumo hidraulinius bandymus, naudojant maksimalų ar net šiek tiek didesnį slėgį. Tai leis nustatyti problemas ir jas pašalinti iki atšalimo, kai ilgalaikis šildymo sustabdymas remontui yra nepageidautinas.

Šildymo radiatorių nuotėkis gali atsirasti pačiose netikėčiausiose vietose, o problemos šalinimas užtruks daug laiko, todėl geriau iš anksto patikrinti sistemos vientisumą.

Kadangi šilumnešio judėjimo greitis bus didesnis nei 0,25 m/s, pagal SNiP 41-01-2003 nereikia išlaikyti pastovaus vamzdžių nuolydžio, kad pašalintumėte orą iš kontūro. Todėl esant priverstinei cirkuliacijai, vamzdžių ir radiatorių montavimas yra šiek tiek paprastesnis nei gravitacinėje schemoje.

Šildymo variantai su priverstine cirkuliacija

Priverstinės cirkuliacijos taikymas leidžia nukrypti nuo paskirstymo projektavimo principo, kuriame būtinai atsižvelgiama į hidrostatinio slėgio skirtumą, būtiną funkcionuoti gravitacinėje schemoje.

Tai suteikia įvairovės modeliuojant vandens kontūro geometriją ir suteikia galimybę naudoti tokius sprendimus kaip kolektorinis šildymas arba didelio ploto šiltos grindys.

Viršutinio ir apatinio išdėstymo taikymas

Bet kurią šildymo schemą sąlyginai galima priskirti viršutiniam arba apatiniam paskirstymui. Esant viršutiniam paskirstymui, karštas vanduo pakyla aukščiau šildymo prietaisų, o paskui, tekėdamas žemyn, šildo radiatorius. Esant apatiniam – karštas vanduo tiekiamas iš apačios. Kiekvienas variantas turi savo teigiamų pusių.

Viršutinis paskirstymas taip pat taikomas esant natūraliai cirkuliacijai. Todėl tokio tipo šildymo kontūrai leidžia naudoti abu cirkuliacijos tipus. Tai, pirma, suteikia pasirinkimo galimybę, o antra, padidina sistemos patikimumą.

Nutrūkus elektros tiekimui ar sugedus siurbliui, vandens judėjimas kontūru bus tęsiamas, nors ir mažesniu greičiu.

Geras slėgis leidžia pasirinkti tarp viršutinio ir apatinio paskirstymo, atsižvelgiant į vamzdžių, tiekiančių šilumnešį radiatoriams, tiesimo patogumą (+)

Naudojant apatinį paskirstymą, bendras vamzdžių ilgis yra mažesnis, o tai sumažina sistemos sukūrimo išlaidas. Be to, nereikia tiesti stovų viršutiniame aukšte, o tai gerai iš patalpų dizaino perspektyvos. Apatinis karšto vandens tiekimo vamzdis tiesiamas arba rūsyje, arba pirmo aukšto grindų lygyje.

Vienvamzdžių prijungimo schemų atmainos

Vienvamzdė schema naudoja tą patį vamzdį karštam vandeniui tiekti radiatoriams ir šaltam vandeniui nuleisti į šildymo katilą. Esant tokiam paskirstymui, beveik perpus sumažėja naudojamų vamzdžių ilgis, sumažėja jungiamųjų detalių ir uždarymo armatūros kiekis.

Tačiau radiatoriai šildomi nuosekliai, todėl skaičiuojant sekcijų skaičių būtina atsižvelgti į laipsnišką tiekiamo šilumnešio temperatūros mažėjimą.

Nuoseklus radiatorių prijungimas naudojant vieną vamzdį šilumnešiui tiekti dažnai taikomas šiuolaikiniuose namuose, siekiant sumažinti medžiagų sąnaudas ir supaprastinti montavimo darbus.

Vienvamzdės schemos gali būti įgyvendintos horizontaliais ir vertikaliais variantais. Esant priverstinei cirkuliacijai, naudojant vertikalius stovus, karštą vandenį galima tiekti ne tik iš viršaus, bet ir iš apačios.

Vieno ar kito varianto naudojimo tikslingumas priklauso ne tik nuo vamzdžių tiesimo patogumo, bet ir nuo didžiausio leistino radiatorių skaičiaus viename vienvamzdės grandinės stove.

Šildymo radiatorius galima prijungti dviem būdais:

• Nuoseklusis prijungimas – šilumnešis teka per visus radiatorius. Tokiu atveju reikia minimalaus vamzdžių kiekio, tačiau jei reikia išjungti vieną radiatorių, teks sustabdyti visą sistemos atšaką.
• Prijungimas per aplinkkelį – šilumnešis gali tekėti aplink radiatorių per įrengtą atšaką. Naudojant čiaupų sistemą, srautą galima nukreipti pro radiatorių, leisiant atlikti jo remontą ar išmontavimą nesustabdant šildymo.

Vienvamzdė schema dažnai naudojama šildymui, tačiau esant dideliam radiatorių skaičiui, jų tolygiam šildymui taikomas kitas variantas.

Vienvamzdės schemos turi daugybę įgyvendinimo variantų esant priverstinei cirkuliacijai, todėl parinkti tinkamą sprendimą konkrečiai patalpų geometrijai yra gana lengva (+)

Dviejų vamzdžių varianto taikymo būdai

Šildymo kontūro schemą, naudojant antrą vamzdį atvėsusiam vandeniui nukreipti į katilą, vadina dviejų vamzdžių sistema. Vamzdžių ilgis didėja, kaip ir jungčių bei įrenginių skaičius.

Tačiau sistema turi svarbų privalumą – kiekvienam radiatoriui tiekiamas tos pačios temperatūros šilumnešis. Tai daro dviejų vamzdžių variantą labai patrauklų.

Vandens šildyme su priverstine cirkuliacija naudojama tiek horizontali, tiek vertikali instaliacija. Be to, vertikaliame variante galimas viršutinis ir apatinis karšto vandens tiekimas.

Dviejų vamzdžių vandens tiekimo ir nuleidimo schema kartu su įstrižiniu radiatoriaus prijungimu užtikrina maksimalų šilumos atidavimą patalpai

Kadangi tiekiamo vandens temperatūra visiems radiatoriams yra vienoda, kontūrų geometrija priklauso tik nuo šių veiksnių:

• medžiagų taupymas – vamzdžių ilgio ir jungčių skaičiaus mažinimas;
• kontūro tiesimo per sienas ir perdangas lengvumas;
• estetiškas patrauklumas – galimybė įkomponuoti šildymo elementus į patalpų interjerą.

Pagal karšto ir atšalusio vandens judėjimą dviejų vamzdžių schemos skirstomos į du tipus:

1. Lygiagreti. Judėjimas abiejuose vamzdžiuose vyksta ta pačia kryptimi. Šilumnešio cirkuliacijos ciklas yra vienodo ilgio visiems radiatoriams šioje sistemos dalyje, todėl jų įšilimo greitis yra vienodas.
2. Akligatvinė. Lygiagrečioje schemoje arčiau katilo esantys radiatoriai įkaista greičiau. Tačiau sistemoms su priverstine cirkuliacija tai nėra labai svarbu dėl didelio vandens greičio kontūre.

Renkantis tarp lygiagrečios ir akligatvinės variantų, vadovaujamasi grįžtamojo vamzdžio vedimo patogumu. Vertikaliose schemose su apatiniu išvedimu gaunama akligatvinė sistema, o su viršutiniu – lygiagreti.

Paskirstomojo šildymo kolektoriaus naudojimas

Dar vienas populiarus šildymo organizavimo būdas šiuo metu yra kolektorinės schemos sukūrimas. Tam tikra prasme šią schemą galima pavadinti dvivamzdės schemos porūšiu, nors ji taip pat taikoma ir vienvamzdžių šildymo kontūrų organizavimui.

Tik karšto šilumnešio paskirstymas ir atvėsinto surinkimas vyksta ne nuo pagrindinio stovo, o nuo specialių paskirstymo mazgų įrenginių – kolektorių. Tokia sistema stabiliai veikia tik naudojant priverstinę cirkuliaciją.

Spindulinė instaliacija, palyginti su dvivamzde, reikalauja kolektoriaus, didesnio bendro vamzdžių ilgio, jungiamųjų detalių ir uždarymo armatūros kiekio

Paskirstymo mazgas dvivamzdei sistemai yra sudėtinga tiekiamojo ir grįžtamojo kolektorių kombinacija, kurių pagalba vykdomas temperatūros ir slėgio atžvilgiu subalansuotas šilumnešio tiekimas.

Kiekviena įrenginio šaka maitina vieną šildymo elementą arba nedidelę jų grupę. Šakos paprastai yra išdėstytos po grindimis, kiekvieną daugiaaukščio pastato aukštą aptarnauja vienas centre įrengtas kolektorius.

Nepaisant akivaizdžių tokio šildymo organizavimo varianto privalumų, kolektorinė sistema turi du reikšmingus trūkumus:

• didžiausias vamzdynų ilgis, todėl šis vandens kontūro organizavimo variantas reikalauja nemažų finansinių investicijų;
• kontūro keitimo sudėtingumas – vamzdžiai šiuo variantu paprastai yra po grindimis arba sienose, todėl pridėjus šildymo prietaisus, atlikti kokius nors pakeitimus bus labai sunku.

Visi kolektoriai paprastai montuojami specialioje spintelėje, kadangi uždarymo armatūra yra ten pat ir jos reikia prieiti. Čiaupų išdėstymas vienoje vietoje yra labai patogus.

Esant poreikiui įjungti arba išjungti radiatorius, arba susiklosčius nenormaliai situacijai, pakanka turėti prieigą prie spintelės ir nereikia lankytis visose patalpose.

Paskirstomieji kolektoriai gali turėti paprastą struktūrą, sudarytą iš dviejų šukų ir minimalaus uždaromosios armatūros kiekio. Sudėtingi mazgai gali taip pat apimti automatinius termostatus, elektroninius vožtuvus, maišytuvus, automatinius oro išleidimo įrenginius, daviklius ir valdymo blokus, vandens nuleidimo vožtuvą, atskirą cirkuliacinį siurblį.

Šios sistemos gali labai tiksliai reguliuoti temperatūrą namuose, tačiau reikalauja gero vandens šildymo pagrindų ir niuansų supratimo.

Šildymas naudojant šiltas grindis

Vienu iš patogiausių šildymo būdų laikomas šiltų grindų įrengimas. Reikia pažymėti, kad tokio šildymo varianto įrengimas gyvenamuosiuose kambariuose, dušuose, virtuvėse ir kitose patalpose yra gana sudėtingas.

Didelio ploto vandens šiltos grindys galimos tik organizuojant priverstinę cirkuliaciją, nes būtina sukurti slėgį ilgoje siaurų vamzdelių sistemoje.

Slėgis reikalingas siaurų vamzdžių su daugybe vingių pasipriešinimui įveikti. Be to, būtina pasiekti spaudimą, leidžiantį pašalinti orą iš šiltų grindų vamzdelių, kurie yra išdėstyti horizontaliai.

Egzistuoja daugybė vamzdelių klojimo kombinacijų:

• mažiems kambariams taikomos schemos su vienu karšto vandens įėjimu ir atvėsinto vandens išėjimu;
• didelioms patalpoms organizuojamos sudėtingesnės šiltų grindų sistemos naudojant paskirstomąjį kolektorių.

Neretai šiltų grindų kontūro fragmentams įrengiami atskiri cirkuliaciniai siurbliai.

Kolektoriaus naudojimas pateisinamas dideliems šiltų grindų plotams, kai skaičiavimai rodo, kad vienas vamzdis gali nesusidoroti su šildymu

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Išsamus dvivamzdės ir gana sudėtingos dviejų aukštų namo šildymo schemos aprašymas:

Uždaro tipo sistema trijų aukštų namui su dujiniu katilu:

Siurblių naudojimas vandens patalpų šildyme labai palengvina kontūro projektavimą, padarydamas galimomis gravitaciniam modeliui nepasiekiamas galimybes. Tinkamas įrangos parinkimas leis išspręsti būsto šildymo klausimą, padarant šį procesą patogų ir paprastą.

Ar turite ką pridurti, ar kilo klausimų dėl šildymo sistemos su priverstine cirkuliacija organizavimo? Prašome palikti komentarus prie publikacijos ir dalyvauti diskusijose. Kontaktinė forma yra apatiniame bloke.